Skalierbarer Technologiebaukasten optimiert Leistung und Kosten

Mechatronische Aktoren: Konfigurieren statt konstruieren

Individuell konstruierte Lösungen sind bei mechatronischen Aktoren rein technisch gesehen das Maß der Dinge. Dies gilt besonders bei anspruchsvollen Anwendungen abseits der Standardapplikationen. Doch die maßgeschneiderte Technik hat auch Nachteile. Bei der Stückkostenzahl, der Verfügbarkeit, der Lieferzeit und -sicherheit und nicht zuletzt der Prozesssicherheit müssen im Vergleich zu standardisierten Serienprodukten oft erhebliche Kompromisse gemacht werden. Das Taunussteiner Systemhaus A-Drive hat ein Konzept entwickelt, das die Vorteile beider Ansätze verbindet. Die Antriebstechnikspezialisten nutzen dazu einen skalierbaren Systembaukasten für elektrische Aktoren. Alle kritischen Komponenten sind Serienprodukte, die im Vorfeld sorgfältig und herstellerneutral ausgewählt wurden. Die unterschiedlichen Komponenten sind optimal aufeinander abgestimmt und lassen sich je nach Applikation individuell miteinander kombinieren. "Das Baukastenkonzept ermöglicht uns die Entwicklung kunden- und anwendungsspezifischer Lösungen auf der Basis bewährter, jederzeit verfügbarer Serientechnik", erläutert Kurt Metz, Produktmanager für Servosysteme bei A-Drive.

Technologie muss zur Anwendung passen

Mit den Linear-Aktoren der Baureihe ATA bietet A-Drive eine dynamische und günstige Alternative zu pneumatischen Antrieben. (Fotos und Abb.: A-Drive)

"Um neben den rein technischen Anforderungen auch die vom Markt vorgegebenen Kostenziele zu erreichen, sollte für jede einzelne Anwendung zunächst die passende Technologie identifiziert werden", sagt Kurt Metz. Im Bereich der Aktorik spielen dabei unterschiedliche Aspekte eine Rolle. Setzt man bei Synchron-Servomotoren die Faktoren Kosten und Leistung in Relation, zeigt sich, dass sich die Kosten ab einer gewissen Größe nicht mehr analog zur Leistung entwickeln (Abb. 5). So kostet der kleinste Servomotor mit klassischem Aufbau bei nur einem Zehntel der Leistung fast doppelt so viel wie ein Servomotor mit 500 W. Ebenso verhält es sich bei stärkeren Motoren ¿ auch hier steigen die Kosten überproportional zur Leistung an. Die zwei bestimmenden Faktoren für den Verlauf der Kurven sind die Technologie und der Aufbau der Motoren. Sie sind dafür verantwortlich, dass es für Synchron-Servomotoren über das gesamte Leistungsspektrum hin betrachtet eine Art ¿Sweet Spot¿ gibt, in dem sie das beste Preis-Leistungsverhältnis aufweisen. Bewegen sich die Anforderungen der Applikation nicht in diesem Bereich, ist die Suche nach alternativen Antriebstechnologien sinnvoll.

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Schrittmotoren für sparsame Investoren

In kleinen Leistungsbereichen bieten sich Schrittmotoren als kostengünstige Technologie für Anwendungen wie Positionierer an. Die Grenzen dieser Technologie setzt die geforderte Drehzahl. Erfordert die Anwendung auch höhere Drehzahlen, müssen trotz höherer Kosten elektronisch kommutierte Synchronmotoren eingesetzt werden. Der Aufbau des Antriebs ist ebenfalls entscheidend für die Auswahl der richtigen Technologie. Grundsätzlich muss dabei zwischen einem Direktantrieb und einem Antrieb mit mechanischer Umsetzung wie einem Getriebe unterschieden werden. Ebenfalls zu berücksichtigen ist die Bauform des Motors: Für Anwendungen, die ein hohes Drehmoment verlangen, eignet sich ein Kurzmotor. In dynamischen Anwendungen ist ein Motor in Langbauform die richtige Wahl. Ist die passende Motorbauart ermittelt, kommen weitere motorenspezifische Merkmale ins Spiel. Dabei haben Faktoren wie z. B. die Polzahl und die Wicklung des Motors einen Einfluss auf die Leistung und die Kosten der Lösung. Was gerade am Beispiel der Motorentechnologie aufgezeigt wurde, findet sich in praktisch allen Aspekten mechatronischer Aktoren wieder. Nach dem gleichen Prinzip lassen sich auch Getriebe, Führungen, Gewindetriebe, Geber oder Steuerung analysieren und so die für eine bestimmte Anwendung am besten geeignete Technologie identifizieren.

Prozesssicherheit mit Serienprodukten

Für die Produktqualität sind in erster Linie gesicherte Prozesse entscheidend. Zufriedenstellend erfüllen lässt sich die Forderung nach Prozesssicherheit nur mit gründlich geprüften und in der Praxis bewährten Serienprodukten. Sichere, verlässliche Prozessabläufe lassen sich mit individuell gefertigten Lösungen zumindest nicht von Anfang an erreichen ¿ die erste Zeit nach der Inbetriebnahme gleicht bei diesen Antriebslösungen, die im Grunde nichts anderes als neu entwickelte Produkte sind, in der Regel einer Testphase. Aus diesem Grund verwendet A-Drive in seinem modularen Baukasten ausschließlich Produkte aus Serienfertigung. Nach dem Anlauf der Produktion wartet auf den Anwender die nächste Herausforderung. Auch eine speziell angefertigte Lösung muss in der erforderlichen Stückzahl termingerecht geliefert werden ¿ bei einer konstruierten Lösung häufig eine schwierige Aufgabe. Wird ein Aktuator dagegen aus Serienkomponenten zusammengestellt, ist diese Aufgabe für einen Großteil der Komponenten bereits erfüllt. Sichergestellt werden müssen lediglich die Verfügbarkeit eventuell benötigter Adapter und die Montage der Systeme.

Synergien senken Stückzahlkosten

Da die fertigen Aktoren meist nur in vergleichsweise kleinen Stückzahlen benötigt werden, sind die Kosten für die erforderlichen Komponenten höher als bei Massenprodukten. A-Drive kann seine Kunden auch hier unterstützen: Durch die Kombination der beiden Geschäftszweige Systemhaus und Distributor entstehen bei den Kosten, der Verfügbarkeit sowie der Produktqualität Synergien, die an die Anwender von A-Drive-Lösungen weitergegeben werden können.

Hochspezialisiert und unabhängig

Angesichts der großen technischen Vielfalt und der unendlichen Kombinationsmöglichkeiten hat sich A-Drive bei seinem Systembaukasten auf elektrische Aktoren im unteren und mittleren Leistungsbereich sowie auf Anwendungen mit besonderen Anforderungen spezialisiert. Um die erforderliche Skalierbarkeit in der Technologie und im Aufbau zu erzielen, bietet das Unternehmen drei unterschiedliche Baukästen an: Kleinaktoren (linear und rotativ), Stellzylinder und Direktantriebe (linear und rotativ). Übertragen auf das zu Beginn verwendete Diagramm ergibt sich damit eine angenähert lineare Kurve (Abb. 6). Welcher Aufbau und welche der Technologien richtig sind, hängt individuell von der Anwendung und ihren Anforderungen ab. bw

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